WO2025201063A1 - 隔离膜、电化学装置以及电子设备 - Google Patents

隔离膜、电化学装置以及电子设备

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魏增斌
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present application relates to the field of battery technology, and in particular to an isolation membrane, an electrochemical device, and an electronic device.
  • the existing technology mainly adopts the solution of adjusting the solvent system of the electrolyte and using low-adhesion polycarbosilane (PCS) coating to address the above problems.
  • PCS low-adhesion polycarbosilane
  • adjusting the solvent system of the electrolyte can easily deteriorate the cycle performance of the battery cell, and the low-temperature performance of the battery cell is also at risk of deterioration.
  • PCS coating the battery cell interface adhesion deviation is caused, and the battery cell is at risk of deformation during cycling.
  • the high-temperature storage performance of the battery cell will also deteriorate.
  • the average wall thickness between adjacent pores in the second coating is 20 nm to 500 nm, and the average pore diameter is no less than 300 nm.
  • the thickness of the second coating is 1 ⁇ m to 3 ⁇ m. This further improves the cycling interface, enhancing the high-temperature storage performance of the lithium-ion battery while reducing temperature rise.
  • the average pore diameter between adjacent pores is 300 nm to 620 nm.
  • the present application provides an electrochemical device, which includes a positive electrode sheet, a negative electrode sheet and a separator, wherein the separator is the separator in the first aspect above, and the separator is arranged between the positive electrode sheet and the negative electrode sheet, and the first coating of the separator is arranged facing the positive electrode sheet, and the second coating of the separator is arranged facing the negative electrode sheet.
  • the present application provides an electronic device comprising the electrochemical device according to the second aspect.
  • FIG1 is a SEM test image of the second coating described in the present application at a magnification of 1000 times;
  • the separator includes a base film and a coating layer, the coating layer including a first coating layer and a second coating layer, the first coating layer and the second coating layer being disposed on opposite surfaces of the base film, the first coating layer of the separator facing the positive electrode sheet, and the second coating layer of the separator facing the negative electrode sheet, wherein the melting point of the first coating layer is A1 , and the melting point of the second coating layer is A2 , satisfying the following conditions: 80°C ⁇ ( A2 - A1 ) ⁇ 140°C, and A1 satisfies 30°C ⁇ A1 ⁇ 90°C.
  • the value of ( A2 - A1 ) is 80°C, 85°C, 90°C, 95°C, 100°C, 110°C, 120°C, 130°C, 140°C, or a range consisting of any two of the above values.
  • the melting point A1 of the first coating layer is 30°C, 40°C, 45°C, 50°C, 55°C, 60°C, 65°C, 70°C, 75°C, 80°C, 90°C, or a range consisting of any two of the above values.
  • the melting point A 2 of the second coating layer is 120° C., 130° C., 140° C., 150° C., 160° C., 170° C., 180° C., or a range consisting of any two of the foregoing values.
  • the first coating layer includes an inorganic layer and an aqueous adhesive layer, the inorganic layer being disposed between the base film and the aqueous adhesive layer, one surface of the inorganic layer being in contact with the base film, and the other surface of the inorganic layer being in contact with the aqueous adhesive layer, the aqueous adhesive layer containing a monolayer of polymer particles I, and the second coating layer containing 40-100 pore structures when observed under a SEM at a magnification of 1000x.
  • the number of pore structures in the second coating layer is 40, 45, 50, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, or a range consisting of any two of the foregoing values.
  • polymer particles 1 are formed by polymerization of at least two of monomer 1, monomer 2, or monomer 3, wherein monomer 1 comprises an aromatic vinyl compound, monomer 2 comprises an olefinic ester compound, and monomer 3 comprises an olefinic compound.
  • polymer particles 1 are formed by polymerization of monomer 1 and monomer 3, or by polymerization of monomer 2 and monomer 3, or by polymerization of monomer 1, monomer 2, and monomer 3. The above are merely examples.
  • the aromatic vinyl compound includes styrene
  • the olefinic compound includes at least one of methyl acrylate, methyl methacrylate, butyl methacrylate, or isooctyl acrylate
  • the olefinic compound includes butadiene and vinylidene fluoride.

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Abstract

本申请公开了一种隔离膜、电化学装置以及电子设备，所述隔离膜包括基膜和涂层，所述涂层包括第一涂层和第二涂层，所述第一涂层的熔点为A1，第二涂层的熔点为A2，满足：80℃≤(A2-A1)≤140℃，且A1满足：30℃≤A1≤90℃，第一涂层包括水系粘结层，水系粘结层中含有单层排布的聚合物颗粒I，聚合物颗粒I由单体1、单体2或单体3中的至少两种通过聚合反应聚合而成，单体1包括芳香族乙烯类化合物，单体2包括烯酸酯类化合物，单体3包括烯类化合物，所述第二涂层为多孔结构层。将本申请的隔离膜配置于电化学装置中能够改善电化学装置的循环性能兼顾改善析锂。

Description

隔离膜、电化学装置以及电子设备
本申请要求于2024年3月26日提交中国专利局、申请号为202410349857.8发明名称为“隔离膜、电化学装置以及电子设备”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。
技术领域
本申请涉及电池技术领域，尤其涉及一种隔离膜、电化学装置以及电子设备。
背景技术
锂离子电池作为一种便捷的电化学装置，近年来被广泛应用于笔记本电脑、手机等电子产品中。随着电芯充电倍率的快速提升以及电芯能量密度的增加，容易出现电芯变形及循环界面紫斑析锂的问题。现有技术针对上述问题主要采取调整电解液的溶剂体系以及使用低粘结的聚碳硅烷(PCS)涂层的方案，但是，调整电解液的溶剂体系很容易恶化电芯循环性能，同时电芯低温性能也有变差风险，而使用PCS涂层时电芯界面粘结偏差，电芯循环有变形风险，此外电芯高温存储性能也会恶化。
发明内容
有鉴于此，本申请提供了一种隔离膜、电化学装置以及电子设备，将所述的隔离膜配置于电化学装置中能够改善电化学装置的循环性能，同时兼顾改善析锂问题。
第一方面，本申请提供了一种隔离膜，所述隔离膜包括基膜和涂层，所述涂层包括第一涂层和第二涂层，所述第一涂层和所述第二涂层设置在所述基膜相对的两个表面上，所述第一涂层的熔点为A1，第二涂层的熔点为A2，满足：80℃≤(A2-A1)≤140℃，且A1满足：30℃≤A1≤90℃，所述第一涂层包括水系粘结层，所述水系粘结层中含有单层排布的聚合物颗粒I，所述聚合物颗粒I由单体1、单体2或单体3中的至少两种通过聚合反应聚合而成，所述单体1包括芳香族乙烯类化合物，所述单体2包括烯酸酯类化合物，所述单体3包括烯类化合物，所述第二涂层为多孔结构层。优选地，在放大1000倍的SEM下观察，所述第二涂层中含有40-120个孔结构，见图1。本申请通过在基膜的两侧分别设置具有一定熔点差异的涂层，一方面利于提升隔离膜对电解液的传输性能，另一方面，还可以兼顾改善所述隔离膜对正极极片、负极极片的粘结需求，降低电芯在循环过程中的变形风险，进而提升电化学装置的循环性能。优选地，40℃≤A1≤80℃，120℃≤A2≤180℃，100℃≤(A2-A1)≤120℃。更优选地，40℃≤A1≤80℃，60℃≤A1≤80℃，160℃≤A2≤180℃。
在一些实施方式中，所述第一涂层还包括无机物层，所述无机物层设置在所述基膜和所述水系粘结层之间，本申请中的水系粘接层中采用的溶剂为去离子水，因此称为水系粘结层。优选地，在放大1000倍的SEM下观察，所述第二涂层中含有40-100个孔结构。更优选地，在放大1000倍的SEM下观察，所述第二涂层中含有70-80个孔结构。本申请通过在基膜的一侧依次设置无机物层和水系粘结层(即第一涂层)，在基膜的另一侧设置油系多孔粘结层(即第二涂层)，同时，水系粘结层含有单层排布的聚合物颗粒I，通过第一涂层和第二涂层的配合同时协同调控第二涂层中的孔数量。如此，一方面利于提升隔离膜对电解液的传输性能，另一方面，还可以进一步改善隔离膜对正极极片、负极极片的粘结性，进而提升锂离子电池的常温循环性能。
在一些实施方式中，所述芳香族乙烯类化合物包括苯乙烯，所述烯酸酯类化合物包括丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯或丙烯酸异辛酯中的至少一种，所述烯类化合物包括丁二烯和偏氟乙烯。由上述聚合单体通过聚合反应得到的聚合物颗粒I能够有效的分散在水中，并有足够的粘结力且不影响电解液的传输，利于进一步提升锂离子电池的常温循环性能。
在一些实施方式中，所述聚合物颗粒I由单体1和单体2聚合而成，所述酸酯类化合物包括丙烯酸异辛酯以及可选的甲基丙烯酸甲酯。优选地，所述烯酸酯类化合物包括丙烯酸异辛酯以及甲基丙烯酸甲酯，所述苯乙烯、所述丙烯酸异辛酯、所述甲基丙烯酸甲酯的质量比为(5～8):(2～4):(0～1)。优选地，所述苯乙烯、所述丙烯酸异辛酯、所述甲基丙烯酸甲酯的质量比为(5～6):(3～4):1。优选地，所述聚合物颗粒I的分子量为55W～60W。如此，利于进一步提升锂离子电池的常温循环性能。
在一些实施方式中，所述水系粘结层中还含有物质A，所述无机物层中含有无机物颗粒I和物质B，所述物质A和所述物质B各自独立地选自丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸异辛酯、丁二烯或丙烯腈中的至少一种。合适的物质A和物质B能够进一步提升隔离膜与正极极片之间的粘结性，降低电芯在循环过程中的变形风险，同时，利于锂离子电池高温性能的提升。其中，聚丙烯酸酯的分子量为15W～25W。
在一些实施方式中，基于所述水系粘结层的质量，所述物质A的质量百分含量为10wt％至20wt％，所述聚合物颗粒I的质量百分含量为80wt％至90wt％。将所述水系粘结层中的聚合物颗粒I、物质A的含量调控在上述范围内，所述水系粘结层具有良好的粘结力和浸润能力，利于锂离子电池高温性能的进一步提升，尤其是利于提升锂离子电池的高温循环性能且兼顾改善其在高温下的膨胀。
在一些实施方式中，基于所述无机物层的质量，所述物质B的质量百分含量为5wt％至15wt％，所述无机物颗粒I的质量百分含量为85wt％至95wt％。将所述无机物涂层的无机物颗粒I、物质B的含量调控在上述范围内，改善锂离子电池高温循环性能的效果更优，且利于进一步降低锂离子电池在高温下的膨胀率。
在一些实施方式中，所述水系粘结层的厚度为0.4μm至0.8μm。此时，利于改善锂离子电池的高温存储以及降低温升，还可以提升隔离膜与正极极片之间的粘结性。优选地，所述水系粘结层的厚度为0.4μm至0.6μm。
在一些实施方式中，所述无机物涂层的厚度为0.1μm至2.5μm。此时，利于改善锂离子电池的高温存储以及降低温升。
在一些实施方式中，所述聚合物颗粒I的粒径Dv90为D1，所述无机物颗粒I的粒径Dv50为D2，满足：0.6≤D1/D2≤1.5。聚合物颗粒I的Dv90和无机物颗粒I的Dv50满足上述范围内，聚合物颗粒I可以很好的铺展在无机物颗粒I表面，避免全部嵌入无机颗粒内部，导致堵孔，同时聚合物颗粒I有部分嵌入无机物颗粒I之间的间隙中，保证电芯厚度不超厚，且提升锂离子电池的高温存储性能以及降低温升效果更优。优选地，无机物颗粒I的Dv50为0.8～1.2μm，聚合物颗粒I的Dv90为0.3～1.2μm。
在一些实施方式中，将水系粘结浆料按涂布重量为(0.4～0.6)g/m2涂布在含有无机物涂层的基膜上，干燥后，即得所述水系粘结层。涂布重量越高，循环变形越小，但重量太高，隔膜容易堵孔，电芯动力学下降，循环性能变差。其中，所述水系粘结浆料的粘度为35mPa.s～45mPa.s，固含量为5％～8％。
在一些实施方式中，所述第二涂层中含有聚合物颗粒II和无机物颗粒II，所述聚合物颗粒II包括聚偏氟乙烯，所述聚合物颗粒II的分子量为50万至150万，所述聚合物颗粒II的熔点为140℃至180℃，基于所述第二涂层的质量，所述聚合物颗粒II的质量百分含量为50wt％至80wt％，所述无机物颗粒II的质量百分含量为20wt％至50wt％。此时，所述第二涂层利于与所述水系粘结层配合，进一步改善隔离膜对电解液的传输性能，防止界面析锂，进而实现改善锂离子电池的高温循环性能兼顾改善高温膨胀。
在一些实施方式中，所述无机物颗粒I和所述无机物颗粒II各自独立地选自氧化铝、氧化铝、二氧化硅、氧化镁、氧化钛、二氧化铪、氧化锡、二氧化铈、氧化镍、氧化锆、氧化锌、氧化钙、勃姆石、氢氧化铝、氢氧化镁、氢氧化钙或硫酸钡中的至少一种。优选地，无机物颗粒II的Dv50为0.8μm～1.2μm。此时，利于进一步提升锂离子电池的高温循环性能，降低其高温下的膨胀率。
在一些实施方式中，在所述第二涂层中，相邻孔之间的平均壁厚为20nm至500nm，且平均孔径不小于300nm，所述第二涂层的厚度为1μm至3μm。此时，能够进一步改善循环界面，利于提升锂离子电池的高温存储性能兼顾降低温升。优选地，相邻孔之间的平均孔径为300nm～620nm。
第二方面，本申请提供了一种电化学装置，所述电化学装置包括正极极片、负极极片和隔离膜，所述隔离膜为上述第一方面中的隔离膜，所述隔离膜设置在所述正极极片和所述负极极片之间，所述隔离膜的第一涂层面向所述正极极片设置，所述隔离膜的第二涂层面向所述负极极片设置。
第三方面，本申请提供了一种电子设备，所述电子设备包括上述第二方面的电化学装置。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请所述的第二涂层在放大1000倍下的SEM测试图；
图2为本申请在电解液传输距离测试中电解液扩散长度的示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
电化学装置
本申请提供了一种电化学装置，所述电化学装置包括正极极片、负极极片、隔离膜和电解液，所述隔离膜设置于所述正极极片和所述负极极片之间。
隔离膜
隔离膜包括基膜和涂层，涂层包括第一涂层和第二涂层，第一涂层和第二涂层设置在基膜相对的两个表面上，隔离膜的第一涂层面向正极极片设置，隔离膜的第二涂层面向负极极片设置，其中，第一涂层的熔点为A1，第二涂层的熔点为A2，满足：80℃≤(A2-A1)≤140℃，且A1满足30℃≤A1≤90℃。示例性地，(A2-A1)的值为80℃、85℃、90℃、95℃、100℃、110℃、120℃、130℃、140℃或上述任意两个值组成的范围。示例性地，第一涂层的熔点A1为30℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、90℃或上述任意两个值组成的范围。
在一些实施例中，120℃≤A2≤180℃。示例性地，第二涂层的熔点A2为120℃、130℃、140℃、150℃、160℃、170℃、180℃或上述任意两个值组成的范围。
在一些实施例中，第一涂层包括无机物层和水系粘结层，无机物层设置在基膜和水系粘结层之间，无机物层的一侧表面与基膜贴合设置，无机物层的另一侧表面与水系粘结层贴合设置，水系粘结层中含有单层排布的聚合物颗粒I，在放大1000倍的SEM下观察，第二涂层中含有40-100个孔结构。示例性地，第二涂层中含有孔结构的数量为40个、45个、50个、60个、65个、70个、75个、80个、85个、90个、95个、100个或上述任意两个值组成的范围。
在一些实施例中，聚合物颗粒I由单体1、单体2或单体3中的至少两种通过聚合反应聚合而成，其中，单体1包括芳香族乙烯类化合物，单体2包括烯酸酯类化合物，单体3包括烯类化合物。示例性地，聚合物颗粒I由单体1和单体3通过聚合反应聚合而成，或者，聚合物颗粒I由单体2和单体3通过聚合反应聚合而成，再或者，聚合物颗粒I由单体1、单体2和单体3通过聚合反应聚合而成，以上仅为示例。
在一些实施例中，芳香族乙烯类化合物包括苯乙烯，烯酸酯类化合物包括丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯或丙烯酸异辛酯中的至少一种，烯类化合物包括丁二烯和偏氟乙烯。示例性地，烯酸酯类化合物包括丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯或丙烯酸异辛酯中的一种，或者，烯酸酯类化合物包括丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯或丙烯酸异辛酯中的两种，再或者，烯酸酯类化合物包括丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯或丙烯酸异辛酯中的三种，还可以是全部，以上仅为示例。
优选地，所述聚合物颗粒I由单体1和单体2通过聚合反应聚合而成，烯酸酯类化合物包括丙烯酸异辛酯以及可选的甲基丙烯酸甲酯，即烯酸酯类化合物可以仅包括丙烯酸异辛酯，也可以同时包括丙烯酸异辛酯和甲基丙烯酸甲酯，更优选地，苯乙烯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸甲酯的质量比为(5～8):(2～4):(0～1)。
在一些实施例中，水系粘结层种中还含有物质A，无机物层中含有无机物颗粒I和物质B，物质A和物质B各自独立地选自丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸异辛酯、丁二烯或丙烯腈中的至少一种。
在一些实施例中，基于水系粘结层的质量，物质A的质量百分含量为10wt％至20wt％，聚合物颗粒I的质量百分含量为80wt％至90wt％。示例性地，物质A的质量百分含量为10wt％、12wt％、14wt％、15wt％、18wt％、20wt％或上述任意两个值组成的范围。示例性地，聚合物颗粒I的质量百分含量为80wt％、82wt％、84wt％、85wt％、86wt％、88wt％、90wt％或上述任意两个值组成的范围。
在一些实施例中，基于无机物层的质量，物质B的质量百分含量为5wt％至15wt％，无机物颗粒I的质量百分含量为85wt％至95wt％。示例性地，物质B的质量百分含量为5wt％、7wt％、9wt％、11wt％、13wt％、15wt％或上述任意两个值组成的范围。示例性地，无机物颗粒I的质量百分含量为85wt％、88wt％、89wt％、90wt％、91wt％、93wt％、95wt％或上述任意两个值组成的范围。
在一些实施例中，水系粘结层的厚度为0.4μm至0.8μm。示例性地，水系粘结层的厚度为0.4μm、0.5μm、0.6μm、0.7μm、0.8μm或上述任意两个值组成的范围。
在一些实施例中，无机物层的厚度为0.1μm至2.5μm。示例性地，无机物涂层的厚度为0.1μm、0.2μm、0.4μm、0.5μm、0.8μm、1.0μm、1.3μm、1.5μm、1.8μm、2.0μm、2.2μm、2.3μm、2.5μm或上述任意两个值组成的范围。
在一些实施例中，聚合物颗粒I的粒径Dv90为D1，无机物颗粒I的粒径Dv50为D2，满足：0.6≤D1/D2≤1.5。示例性地，D1/D2的比值为0.6、0.7、0.8、0.9、1.1、1.3、1.5或上述任意两个值组成的范围。
在一些实施例中，第二涂层中含有聚合物颗粒II和无机物颗粒II，聚合物颗粒II包括聚偏氟乙烯，所述聚合物颗粒II的分子量为50万至150万，聚合物颗粒II的熔点为140℃至180℃。示例性地，聚合物颗粒II的分子量为50万、70万、90万、100万、120万、130万、150万或上述任意两个值组成的范围。示例性地，聚合物颗粒II的熔点为140℃、150℃、160℃、170℃、180℃或上述任意两个值组成的范围。
在一些实施例中，基于所述第二涂层的质量，聚合物颗粒II的质量百分含量为50wt％至80wt％，无机物颗粒II的质量百分含量为20wt％至50wt％。示例性地，聚合物颗粒II的质量百分含量为50wt％、55wt％、60wt％、65wt％、70wt％、75wt％、80wt％或上述任意两个值组成的范围。示例性地，无机物颗粒II的质量百分含量为20wt％、25wt％、30wt％、35wt％、40wt％、45wt％、50wt％或上述任意两个值组成的范围。
在一些实施例中，无机物颗粒I和无机物颗粒II各自独立地选自氧化铝、氧化铝、二氧化硅、氧化镁、氧化钛、二氧化铪、氧化锡、二氧化铈、氧化镍、氧化锆、氧化锌、氧化钙、勃姆石、氢氧化铝、氢氧化镁、氢氧化钙或硫酸钡中的至少一种。
在一些实施例中，在第二涂层中，相邻孔之间的平均壁厚为20nm至500nm，且平均孔径不小于300nm，第二涂层的厚度为1μm至3μm。示例性地，相邻孔之间的平均壁厚为20nm、50nm、80nm、100nm、150nm、180nm、200nm、250nm、300nm、400nm、500nm或上述任意两个值组成的范围。示例性地，第二涂层的厚度为1μm、1.5μm、2μm、2.5μm、3μm或上述任意两个值组成的范围。
隔离膜的示例性制备方法：
(1)无机物层的制备
将勃姆石(无机物颗粒I，Dv50为0.8～1.2μm)与聚丙烯酸酯(物质B，分子量为40W)混合，无机物颗粒I和物质B质量比为(85～95):(5～15)，并将其溶入到去离子水中以形成固含量为45％～55％的无机涂层浆料，随后采用微凹涂布法将所得无机涂层浆料均匀涂布到隔离膜基材的其中一面上，得到无机物涂层，在烘箱中完成干燥。
(2)水系粘结层的制备
将聚合物颗粒I(分子量50～70W)加入搅拌器中，加入羧甲基纤维素钠(物质A)，聚合物颗粒I和物质A质量比为(85～95):(5～15)，搅拌混合均匀，加入5～10g润湿剂二甲基硅氧烷，然后加入去离子水进行搅拌，调整浆料的粘度为35Pa.s～45mPa.s，固含量5％～8％，得到浆料B。将上述浆料B均匀地涂布在上述的无机物涂层上，涂布重量0.4g/m2～0.6g/m2，在烘箱中完成干燥。
聚合物颗粒I的制备：
将总用量4/5的混合液，其包括乳化剂(例如：烷基硫酸钠，烷基苯磺酸钠、二烷基-2-磺基琥珀酸钠、烷基烯丙氧基聚氧乙烯磷酸钠、聚氧乙烯烷基酚醚顺酐加成物钠)、引发剂过硫酸盐、助剂(例如松香、松香改性酚醛树脂、萜烯、石油树脂等)和全部单体(单体1、单体2和/或单体3)投入容器中,在室温下快速搅拌乳化20～30min，得到预乳化液。然后将1/3的预乳化液和1/5的水投入反应器中搅拌，升温至聚合温度，反应0.5～1h后滴加余下的预乳化液，在3h内滴完，保温反应至转化率>98％，降温，调节pH值,即可出料。
(3)第二涂层的制备
将勃姆石(无机物颗粒II，Dv50为0.8～1.2μm)与聚偏氟乙烯(聚合物颗粒II)混合，然后加入NMP并均匀搅拌，得到涂布液，其中涂布液的固含量为6％～8％，采用浸渍涂布法将涂布液涂布于多孔基材(聚乙烯)上，形成湿膜，将带有湿膜的多孔基材(聚乙烯)浸入到含有去离子水和NMP的凝固液中进行相转化，其中，凝固液中NMP的质量百分含量为35％～45％，涂布液和凝固液的温度均为25℃，浸入凝固液中30s后，放入烘箱于60℃条件下烘干，得到带有多孔膜的隔离膜。
其他
正极极片包括正极集流体以及设置于正极集流体至少一个表面上的正极活性材料层，本申请对正极活性材料层的厚度没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可，例如，正极活性材料层的厚度为30μm至120μm。所述正极活性材料层中的正极活性材料可选自锂钴氧化物、锂镍氧化物、锂锰氧化物、锂镍锰氧化物、锂镍钴锰氧化物、锂镍钴铝氧化物、磷酸铁锂以及上述化合物添加其他过渡金属或非过渡金属得到的化合物中的一种或几种，本申请也没有特别限制。所述的正极集流体可以使用金属箔材或多孔金属板等材料，例如使用铝、铜、镍、钛或铁等金属或它们的合金的箔材或多孔板，如Al(铝)箔。本申请对正极集流体的厚度没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可，例如，正极集流体的厚度为5μm至12μm。
正极极片可以按照本领域常规方法制备。
负极极片包括负极集流体以及设置于负极集流体至少一个表面上的负极活性材料层，本申请对负极活性材料层的厚度没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可，例如，负极活性材料层的厚度为30μm至120μm。所述负极活性材料层中含有负极活性材料。在一些实施例中，负极活性材料可以包括碳材料或硅基材料中的至少一种。在一些实施例中，碳材料包括但不限于天然石墨、人造石墨、中间相微碳球、硬碳或软碳中的至少一种。在一些实施例中，硅基材料包括但不限于硅、硅氧复合材料或硅碳复合材料中的至少一种。本申请对负极集流体没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可，例如，可以包含铜箔、铜合金箔、镍箔、不锈钢箔、钛箔、泡沫镍、泡沫铜或复合集流体(例如聚合物层表面设置金属层的复合集流体)等。本申请对负极集流体的厚度没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可，例如，负极集流体的厚度为5μm至12μm。负极活性层还可以包括粘结剂和增稠剂，本申请对粘结剂和增稠剂的种类没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。例如，粘结剂可以包括但不限于聚乙烯醇、聚氯乙烯、羧化的聚氯乙烯、聚氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚氨酯、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、丁苯橡胶或丙烯酸(酯)化的丁苯橡胶中的至少一种；增稠剂可以包括但不限于羧甲基纤维素钠或羧甲基纤维素锂中的至少一种。负极活性层还可以包括导电剂，本申请对导电剂的种类没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。例如，导电剂可以包括但不限于导电炭黑、碳纳米管(CNTs)、碳纤维、科琴黑、石墨烯、金属材料或导电聚合物中的至少一种。本申请对负极活性层中负极活性材料、导电剂、粘结剂和增稠剂的质量比没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要选择，只要能够实现本申请目的即可。可选地，负极极片还可以包含导电层，导电层位于负极集流体和负极活性层之间。本申请对导电层的组成没有特别限制，可以是本领域常用的导电层。例如，导电层包括导电剂和粘结剂。本申请对导电层中的导电剂和粘结剂没有特别限制，例如可以是上述负极活性层中的导电剂和粘结剂中的至少一种。
负极极片可以按照本领域常规方法制备。
电解液包括有机溶剂和锂盐，所述有机溶剂包括碳酸酯类溶剂、羧酸酯类溶剂或它们的组合；其中，所述碳酸酯类溶剂包括碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二丙酯(DPC)、碳酸甲丙酯(MPC)、碳酸乙丙酯(EPC)、碳酸甲乙酯(MEC)、碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)或碳酸丁烯酯(BC)中的至少一种。所述羧酸酯类溶剂包括甲酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丁酸丁酯、二氟乙酸乙酯、乙酸二氟乙酯、三氟乙酸乙酯、乙酸三氟乙酯或三氟丙酸甲酯中的至少一种。锂盐包括六氟磷酸锂(LiPF6)、双草酸硼酸锂(LiB(C2O4)2，LiBOB)、二氟草酸硼酸锂(LiBF2(C2O4)，LiDFOB)、四氟硼酸锂(LiBF4)、双氟磺酰亚胺锂盐(LiFSI)或双三氟甲基磺酸亚酰胺锂(LiTFSI)中的至少一种。
上述电解液中还可包含电解液添加剂，所述电解液添加剂可以包括但不限于氟代碳酸乙烯酯(FEC)、碳酸乙烯亚乙酯(VC)或1,3-丙烷磺酸内酯(PS)中的至少一种。
电解液可以按照本领域常规方法制备。
本申请的电化学装置可以包括发生电化学反应的任何装置，它的具体实施例包括所有种类的一次电池或二次电池。特别地，该电化学装置是锂二次电池，包括锂金属二次电池、锂离子二次电池、锂聚合物二次电池或锂离子聚合物二次电池。
电子设备
本申请所述的电子设备包括上述任意一种电化学装置。本申请的电子设备包括，但不限于，手机、笔记本电脑、平板电脑、游戏机、无人机、电动汽车、电动自行车、电动工具和蓝牙耳机等。
以下，举出实施例及对比例来对本申请的实施方式进行更具体地说明。
实施例1-1
(一)锂离子电池的制备
<隔离膜的制备>
(1)第一涂层的制备
无机物层的制备
将Dv50为1μm的勃姆石(即无机物颗粒I)与聚丙烯酸酯(物质B，分子量20万)依照质量比90∶10混合，并将其溶入到去离子水中以形成固含量为50％的无机涂层浆料，随后采用微凹涂布法将所得无机涂层浆料均匀涂布到隔离膜基材(聚乙烯)的其中一面上，得到无机物层，在烘箱中完成干燥。
水系粘结层的制备
将90g聚合物颗粒I(Dv90 0.75μm，分子量60万)加入搅拌器中，再加入5g羧甲基纤维素钠(物质A)，搅拌混合均匀，加入5g润湿剂二甲基硅氧烷，然后加入去离子水进行搅拌，调整浆料的粘度为40mPa.s，固含量5％，得到浆料B。将上述浆料B均匀地涂布在上述干燥后的无机物层上，涂布重量0.5g/m2，在烘箱中完成干燥。
聚合物颗粒I的制备：将总用量4/5的混合液(包括乳化剂烷基苯磺酸钠、引发剂过硫酸盐、助剂松香和全部单体(苯乙烯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸甲酯，质量比为5:4:1))投入容器中,在室温下快速搅拌乳化30min，得到预乳化液。然后将1/3的预乳化液和1/5的水投入反应器中搅拌，升温至聚合温度70～90℃,反应1h后滴加余下的预乳化液，在3h内滴完，保温反应至转化率>98％，降温，调节pH值为3～5，即可出料，聚合物颗粒I的分子量为60万。
其中，烷基苯磺酸钠、过硫酸盐、助剂和全部单体、水的质量比为：1～3：1～3：1～3：30～60：40～70。
(2)第二涂层的制备
将勃姆石(无机颗粒II，Dv50为1.2μm)与聚偏氟乙烯(聚合物颗粒II，分子量为140万)按质量比3:2混合，然后加入NMP并均匀搅拌，得到涂布液，其中涂布液的固含量为7％，采用浸渍涂布法将涂布液涂布到隔离膜基膜的另一面上，形成湿膜，将带有湿膜的基材浸入到含有去离子水和NMP的凝固液中进行相转化，其中，凝固液中NMP的质量百分含量为40％，涂布液和凝固液的温度均为25℃，浸入凝固液中30s后，放入烘箱于60℃条件下烘干，即得。
相邻孔之间的壁厚、相邻孔之间的平均孔径的调整方式是通过调整(陶瓷和聚合物比例)，相转化的时间或去离子水和NMP的比例来实现，相转化的时间范围为1秒～10秒，去离子水和NMP的比例满足1/2～1的范围。
<正极极片的制备>
将正极活性材料-钴酸锂活性物质LiCoO2、导电炭黑Super-P、粘结剂PVDF按重量比97.6:1.3:1.1在N-甲基吡咯烷酮NMP溶剂体系中，通过真空搅拌机进行充分搅拌，获得正极浆料；将所述正极浆料涂覆于9μm Al箔基材的两个表面上，涂布重量为280mg，先后通过干燥、冷压、分条、裁切，得到正极极片，冷压后正极极片厚度为95μm。
<负极极片的制备>
将负极活性材料人造石墨、导电剂乙炔黑、粘结剂丁苯橡胶(SBR)、增稠剂甲基纤维素钠(CMC)按照质量比95:2:2:1在去离子水溶剂中混合均匀，涂覆在9μm Cu箔的一侧表面上烘干，在Cu箔的另一侧表面重复上述步骤，得到双面涂覆有负极活性层的负极极片，经冷压、裁切，得到负极极片。
<电解液的制备>
将碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)及碳酸二乙酯(DEC)按照质量比为1:1:1混合均匀，得到有机溶剂。将LiPF6溶解于上述有机溶剂中，再加入碳酸亚乙烯酯混合均匀，得到电解液。其中，基于电解液的总质量，LiPF6的质量百分含量为12.5％、碳酸亚乙烯酯的质量百分含量为3％。
<锂离子电池的制备>
将正极极片、隔离膜和负极极片依次层叠，使隔离膜隔离正极极片和负极极片，所述隔离膜的第一涂层与所述正极极片贴合设置，所述隔离膜的第二涂层与所述负极极片贴合设置，通过卷绕形成裸电芯，将裸电芯放入待封口的外壳铝塑膜中，经过高温烘烤、注入电解液、真空封装、静置、化成、整形和容量测试等工序后，得到锂离子电池。
实施例1-2至实施例1-20
除了按照表1调整相关制备参数以外，其余与实施例1-1相同。
对比例1-1至对比例1-5
除了按照表1调整相关制备参数以外，其余与实施例1-1相同。
实施例2-1至实施例2-22
除了按照表2调整相关制备参数以外，其余与实施例1-1相同。
实施例3-1至实施例3-32
除了按照表3调整相关制备参数以外，其余与实施例2-4相同。
实施例3-33
除了按照表3调整相关制备参数以外，隔离膜的第一涂层面向负极极片设置，第二涂层面向负极极片设置，其余与实施例2-4相同。
(二)锂离子电池的测试
1)熔点测试
熔点测试使用Open Al坩埚，样品坩埚在常温下稳定并清零后取出，加入300mm样品到坩埚中，并将坩埚边缘扣好。将装有样品的坩埚轻放到支架上，调取最新的校准基线→根据软件流程输入样品编号、样品名称、样品重量→编辑升温速率及升温范围→保存文件名，确认好所输参数正确后点击开始，仪器开始升温测试。其中，升温速率10℃/min，测试温度RT-400℃。打开测试完成的原始数据以X轴为参比温度，单位℃，Y轴为单位重量样品在某个温度下所造成热流功率，单位mW/mg，峰最高点，聚合物类样品为熔点
2)隔离膜的电解液浸润性测试
参见图2，将涂布好的隔膜样品，裁成5mm宽100mm长的小长条，用小条的两端作为支点，悬空放置在样品台上固定,用滴管取0.1ml电解液滴在小条中心，计时1min，用小钢尺测试电解液的扩散距离l，即为电解液浸润性，每组做3个平行样取均值。
3)界面析锂测试
6、锂离子电池充电性能测试(析锂情况)
1)将锂离子电池置于10℃高低温箱中，静置30分钟，使锂离子电池达到恒温；
2)将达到恒温的锂离子电池以0.5C恒流放电至电压为2.5V；
3)静置10min后，0.1C恒流充电至电压为3.65V，然后以3.65V恒压充电至电流为0.05C(记录充电容量C1)；
4)静置10min后以0.5C恒流放电至电压为2.5V，静置10min后以0.025C恒流放电至电压为2.5V，继续静置
10min后以0.005C恒流放电至电压为2.5V，记录该步骤完整放电容量为D1；
5)静置10min后，0.3C恒流充电至电压为3.65V，然后以3.65V恒压充电至电流为0.05C；
6)静置10min后以0.5C恒流放电至电压为2.5V，静置10min后以0.025C恒流放电至电压为2.5V，继续静置
10min后以0.005C恒流放电至电压为2.5V；
7)重复步骤5)、步骤6)12次，记录最后一次完整放电容量为D12。计算析锂量作为判断充电性能的依据(析锂量越低，析锂程度越轻微；析锂量低于0.3，肉眼难于看出析锂)，其中析锂量计算如下：
[0081]析锂量＝(第一次充电容量C1最后一次放电容量D12)/第一次充电容量C14)
隔离膜与极片间粘结力测试
采用国家标准GB/T 2790-1995，即采用180°剥离测试标准测试隔离膜与正极极片或负极极片之间的粘结力，将隔离膜和正极极片或负极极片裁切成54.2mm×72.5mm样品，将隔离膜与正极极片或负极极片复合，使用热压机热压，热压条件为：温度85℃，压力1Mpa，热压时间85s(秒)，将复合好的样品裁切成15mm×54.2mm小条，按照180°剥离测试标准测试隔离膜与正极极片或负极极片之间的粘结力。
5)常温循环性能测试
在25℃下，将锂离子电池以3.5C恒流充电至4.53V，之后恒压充电至电流为0.5C，此时锂离子电池为满充状态，记录此时的充电容量，即为首圈充电容量；将锂离子电池静置5min后，以0.5C恒流放电至3V，静置5min，此为一个循环充放电过程，记录此时的放电容量，即为首圈放电容量。在该条件下循环600圈，算出第600圈的容量保持率。其中，容量保持率％＝当圈循环的放电容量/首圈放电容量。
6)45℃高温循环性能测试
在45℃下，将锂离子电池以3，5C恒流充电至4.53V，之后恒压充电至电流为0.5C，此时锂离子电池为满充状态，记录此时的充电容量，即为首圈充电容量；将锂离子电池静置5min后，以0.5C恒流放电至3V，静置5min，此为一个循环充放电过程，记录此时的放电容量，即为首圈放电容量。在该条件下循环600圈，算出第600圈的容量保持率。其中，容量保持率％＝当圈循环的放电容量/首圈放电容量。
7)85℃高温存储测试
a)测试温度为25℃；b)休眠5min；c)0.2C倍率放电到3V；d)休眠5min；e)6A电流恒流充电到4.5V，恒压充电到0.02C；f)休眠5min；g)0.2C倍率放电到to3V；h)休眠5min；①在85℃下存储24H；②存储电压&SOC:4.5V/100％；③测试电芯存储初始d1以及24H的电芯厚度d2；④存储膨胀率＝(d2-d1)/d1*100％。
表1


结合表1，对比例1-1至对比例1-5与实施例1-1相比，对比例中第二涂层的熔点与第一涂层的熔点的差值均不在合适范围，不利于提升隔离膜对电解液的传输性能，由表1可以看出，对比例1-1至对比例1-5中，电解液的传输距离均仅为11mm且室温循环600圈后的容量保持率均不高于82％，实施例1中第二涂层的熔点与第一涂层的熔点的差值在本申请所述的范围内，实施例1中电解液的传输距离高达20mm，且其室温循环600圈后的容量保持率为85.7％，实施例1中隔离膜对电解液的传输性能以及对应锂离子电池的循环性能显著优于对比例。
特别地，进一步调整隔离膜中第二涂层熔点与第一涂层熔点的差值合适，同时，协同调控水系粘结层中聚合单体的种类以及质量比也合适，此时，利于控制制备得到的第二涂层的孔数量，进而降低析锂量且兼顾改善电解液的传输性能，利于提升锂离子电池的循环性能，尤其是常温循环性能。
表2


结合表2可以看出，当物质A和物质B的种类、含量以及聚合物颗粒II和无机物颗粒II的种类和含量也合适时，利于改善锂离子电池的高温性能，尤其是，提升锂离子电池在45℃下循环600圈的容量保持率，兼顾降低锂离子电池在45℃循环前后的膨胀率。
表3


结合表3可以看出，当第二涂层中的上述参数均合适时，利于提升锂离子电池的高温存储性能，兼顾降低温升。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (13)

  1. 一种隔离膜，其特征在于，所述隔离膜包括基膜和涂层；
    所述涂层包括第一涂层和第二涂层，所述第一涂层和所述第二涂层设置在所述基膜相对的两个表面上；
    所述第一涂层的熔点为A1，所述第二涂层的熔点为A2，满足：80℃≤(A2-A1)≤140℃，且A1满足：30℃≤A1≤90℃；
    所述第一涂层包括水系粘结层，所述水系粘结层中含有单层排布的聚合物颗粒I，所述聚合物颗粒I由单体1、单体2或单体3中的至少两种通过聚合反应聚合而成，所述单体1包括芳香族乙烯类化合物，所述单体2包括烯酸酯类化合物，所述单体3包括烯类化合物；
    所述第二涂层为多孔结构层。
  2. 根据权利要求1所述的隔离膜，其特征在于，所述隔离膜满足以下条件中的至少一者：
    (1)60℃≤A1≤80℃；
    (2)120℃≤A2≤180℃；
    (3)100℃≤(A2-A1)≤120℃。
  3. 根据权利要求1或2所述的隔离膜，其特征在于，所述第一涂层还包括无机物层；
    所述无机物层设置在所述基膜和所述水系粘结层之间；和/或，
    在放大1000倍的SEM下观察，所述第二涂层中含有40-100个孔结构。
  4. 根据权利要求1所述的隔离膜，其特征在于，
    所述芳香族乙烯类化合物包括苯乙烯；
    所述烯酸酯类化合物包括丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯或丙烯酸异辛酯中的至少一种；
    所述烯类化合物包括丁二烯和偏氟乙烯。
  5. 根据权利要求4所述的隔离膜，其特征在于，所述聚合物颗粒I由单体1和单体2通过聚合反应聚合而成；
    所述烯酸酯类化合物包括丙烯酸异辛酯以及可选的甲基丙烯酸甲酯。
  6. 根据权利要求5所述的隔离膜，其特征在于，所述烯酸酯类化合物包括丙烯酸异辛酯以及甲基丙烯酸甲酯，所述苯乙烯、所述丙烯酸异辛酯、所述甲基丙烯酸甲酯的质量比为(5～8):(2～4):(0～1)。
  7. 根据权利要求3所述的隔离膜，其特征在于，所述水系粘结层中还含有物质A；
    所述无机物层中含有无机物颗粒I和物质B；
    所述物质A和所述物质B各自独立地选自丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸异辛酯、丁二烯或丙烯腈中的至少一种，且满足以下条件中的至少一者：
    (1)基于所述水系粘结层的质量，所述物质A的质量百分含量为10wt％至20wt％；
    (2)基于所述无机物层的质量，所述物质B的质量百分含量为5wt％至15wt％。
  8. 根据权利要求7所述的隔离膜，其特征在于，所述隔离膜满足以下条件中的至少一者：
    (1)所述水系粘结层的厚度为0.4μm至0.8μm；
    (2)所述无机物层的厚度为0.1μm至2.5μm；
    (3)所述聚合物颗粒I的粒径Dv90为D1，所述无机物颗粒I的粒径Dv50为D2，满足：0.6≤D1/D2≤1.5。
  9. 根据权利要求7所述的隔离膜，其特征在于，所述第二涂层中含有聚合物颗粒II和无机物颗粒II；
    所述聚合物颗粒II包括聚偏氟乙烯，所述聚合物颗粒II的分子量为50万至150万，所述聚合物颗粒II的熔点为140℃至180℃；
    基于所述第二涂层的质量，所述聚合物颗粒II的质量百分含量为50wt％至80wt％，所述无机物颗粒II的质量百分含量为20wt％至50wt％。
  10. 根据权利要求9所述的隔离膜，其特征在于，所述无机物颗粒I和所述无机物颗粒II各自独立地选自氧化铝、二氧化硅、氧化镁、氧化钛、二氧化铪、氧化锡、二氧化铈、氧化镍、氧化锆、氧化锌、氧化钙、勃姆石、氢氧化铝、氢氧化镁、氢氧化钙或硫酸钡中的至少一种。
  11. 根据权利要求1所述的隔离膜，其特征在于，在所述第二涂层中，相邻孔之间的平均壁厚为20nm至500nm，且平均孔径不小于300nm；
    所述第二涂层的厚度为1μm至3μm。
  12. 一种电化学装置，其特征在于，所述电化学装置包括正极极片、负极极片和隔离膜；
    所述隔离膜为权利要求1～11任一项所述的隔离膜；
    所述隔离膜设置在所述正极极片和所述负极极片之间，所述隔离膜的第一涂层面向所述正极极片设置，所述隔离膜的第二涂层面向所述负极极片设置。
  13. 一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括权利要求12所述的电化学装置。
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